注胶与穿条隔热技术系统的性价比最优化分析摘要：最近几年，全国拉闸限电的范围进一步扩大，给我们敲响了警钟。而国家建筑节能政策的不断出台也使我们看到了实现节能的希望。同时，我们也看到了另外一个现象。随着国家有效控制房价政策的不断深化，中国的房价已经开始逐步走向稳定。隔热节能铝窗的成本势必高于普通铝窗，我们开始听到了有关节能门窗与稳定房价的矛盾说法。隔热铝窗性价比真的很难控制吗？来自美国的注胶式隔热系统与源于欧洲的穿条式隔热系统又有什么主要差异呢？关键词：建筑、节能、房价、隔热性能、成本、复合惯性距、注胶、穿条、幕墙? ? 近一段时间有很多的议题围绕着我们，其中有两个问题需要我们特别关注。其一是2005年新投产的发电机组在6840万至7000万千瓦之间，全社会用电量将达到24220亿千瓦时，全年电力供应的最大缺口将达到2300万千瓦，比去年明显降低。在现有的用电结构中，夏季空调用电占了三分之一。其二是政府对于全国房价增长过快现象的多项调控政策。我们看到政府已经将建筑节能作为了国家发展的重中之重。对于房地产开发商和门窗幕墙公司而言，一种高效隔热节能而成本适中的门窗幕墙隔热技术应该是最好的选择。? ? 现在的建筑市场上，存在两种主要的隔热铝门窗技术。一种是源于欧洲的穿条式隔热技术，另外一种是来自于北美的注胶式隔热技术。目前大家普遍说到的“断热冷桥技术”一般是指穿条式隔热技术。而对于注胶式隔热技术，大部分人不了解该技术的特点。事实上，注胶式与穿条式都属于“断热冷桥技术”范畴。而注胶式隔热技术的技术雏形早在1937年就在美国诞生。到了七十年代，第一套注胶式隔热铝材生产线也从香港引入了中国广东。所以说注胶式隔热技术对于我们并不陌生。? ? 那么，是不是所有的隔热节能铝窗和幕墙产品都是具有隔热性能，但成本较高的节能产品呢？是不是随着房价的不断调整，隔热铝窗和幕墙产品就要被开发商慎重选用了呢？我们的答案是否定的。美国的“节能之星”计划和日本建设工业部牵头实施的“低息贷款建筑门窗节能计划”都被指定采用注胶式隔热技术来完成。这充分说明了注胶式隔热技术是一种符合国际建筑节能标准，而成本适中的先进结构隔热技术。? ? 下面，我们仅从几点来分析注胶式隔热技术和穿条式隔热技术的差异。一．隔热性能? ? 对于隔热铝材来讲，隔热材料的K值对于整个铝材的隔热性能有着至关重要的影响。注胶式隔热铝材的核心-隔热胶的max.book118.com隔热铝材的核心-PA66+空气（或条形填充物）的K值比隔热胶大一些。从而使得注胶隔热铝材和隔热门窗的U值均低于穿条式隔热铝材和隔热门窗。我们在国内采用这两种不同的隔热设计结构制作同样一樘45mm内开窗（1500mm×1500mm）,并采用美国的专业计算软件THERM 和WINDOW 进行隔热性能模拟分析。从这两种隔热窗型的热力学性能红外分析图和测试结果可以看出，在门窗型材宽度，玻璃系统配置及隔热材料宽度均相同的前提下，注胶隔热窗的隔热性能明显优于穿条式隔热窗。? ?最后，我们发现在两种隔热窗隔热性能相同的情况下，穿条式隔热材料宽度至少比注胶式隔热材料的宽度大4mm。这个特点为使用者在保持门窗隔热性能不变的前提下，降低门窗成本提供了途径。二．门窗型材成本? ? 从刚才的隔热性能分析，我们可以发现在门窗型材宽度，玻璃系统配置及隔热材料宽度均相同的前提下，注胶隔热窗的隔热性能明显优于穿条式隔热窗。那么更好的隔热性能是不是就意味着更高的材料成本呢？答案是否定的。我们在国内选取了两种相同框宽、相同隔热材料宽度的型材设计，下面我们将对它们进行分析。? ? 从以上两个结构设计可以看出，由于注胶隔热结构和穿条隔热结构的设计规定尺寸有所差异，使得铝材腔体尺寸A至少比B 小4mm。从而在相同腔体设计、相同壁厚的前提下，注胶隔热铝材的米重均小于穿条隔热铝材米重。而对于设计相同、中空玻璃配置也相同的隔热铝窗来讲，注胶式隔热铝窗的重量大大低于穿条式隔热铝窗的重量。? ? 对于隔热铝窗的平米单价来讲，重量是至关重要的一项。由于注胶式隔热铝窗的重量低于穿条式隔热铝窗的重量，从而它的成本价格也大大低于穿条式隔热铝窗。? ? 我们按照1500mm×1500mm的标准样窗尺寸进行了分析性计价，结果发现注胶式隔热窗比穿条式隔热窗铝材成本每平米低20%左右。这个成本价格基本可以满足广大用户在铝窗成本增加不多的前提下，达到国家规定的隔热性能指标（K值或U值）。三．型材强度（复合惯性矩）? ? 对于隔热铝材能否作为主承重载体而用于大型和高层建筑用窗或幕墙的关键之一，是隔热铝材的强度（或复合惯性矩）能否达到设计方的规定。那么，注胶式隔热铝材、穿条式隔热铝材与普通铝材的强度是否相等呢？我们对此也进行了计算和分析。我们参考了欧盟的相关标准（prEN 14024:2000《隔热金属型材性能要求和测试试验》）和美国的相关标准（AAMA TIR A8：2004《隔热建筑铝合金型材结构性能与分析》）。为了可以公平性的考量隔热铝材的强度差异，在这里我们采用了欧盟prEN 14024:2000标准作为计算分析的理论依据。以下为该标准的部分原文翻译：隔热型材的有效惯性矩计算方法? ?? ?B.1 隔热型材的挠度可以通过常用挠度公式计算出来，但是要考虑金属型材弹性结合的组合惯性矩。? ?? ?B.2 有效惯性矩计算公式为：? ?? ? Ief = Is·（ 1-? ?）/ （ 1-??· C ）? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? （1）其中：Is = I1+ I2 + A1??12 +A2? ?22? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?（2）? ?? ???v= （A1??12 + A2? ?22 ）/ Is? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???（3）? ?? ? C = λ2/（π2+λ2 ）? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???（4）? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???（5）式中： Ief??——— 有效惯性矩(单位为cm4)；? ?? ?? ?Is ——— 刚性惯性矩(单位为cm4)；? ?? ?? ?v——— 刚性惯性矩的组合参数；? ?? ?? ?C ——— 弹性结合作用参数；? ?? ?? ?λ——— 几何形状参数；? ?? ?? ?l——— 梁的跨度(单位为cm)；? ?? ?? ?c ——— 隔热材料的弹性常数或组合弹性值(单位为N/mm2)；E——— 铝合金弹性模量(单位为N/mm2)；A1 ——— A1区的截面积(单位为cm2)；A2 ——— A2区的截面积(单位为cm2)；1 ——— A1区形心到隔热型材形心的距离(单位为cm)。2 ——— A2区形心到隔热型材形心的距离(单位为cm)；I1 ——— A1区型材惯性矩(单位为cm4)；I2 ——— A2区型材惯性矩(单位为cm4)。注：??1) 因为λ取决于梁的跨度，所以有效惯性矩是跨度的函数。对于大的跨度,其值则接近刚性值。? ?? ?2) C的公式对于正弦形荷载是严格有效的，而对于不变载荷以及三角形载荷也具有较高的精确度。B.3 计算示例：面积A1=253.7mm2? ? A2=336.3mm2形心距a1=27.3mm? ?? ?a2=25.2mm? ?? ?? ?? ?? ?? ???? ?? ?a=52.5mm惯性矩I1=12570.2 mm4? ?? ?I2=114422.0 mm4则IS=I1+I2+A1a12+A2a22 =12570.2+114422.0+253.7×27.32+336.3×25.22=529636.2 mm4υ=（A1a12+A2a22）/IS =（253.7×27.32+336.3×25.22）/529636.2= 0.76λ2??=ca2 l2/ [（EIS）υ（1 -υ）] 取梁跨l=1000mm，隔热胶弹性常数c=1600N/mm2，铝合金弹性模量E=70000 N/mm2λ2 = 1600×52.52×10002/[70000×529636.2×0.76×（1-0.76）]? ?= 652.14C=λ2/（π2+λ2）=652.14/（3.142+652.14）=0.99所以该型材截面的组合惯性矩：Ief=ISo(1-υ)/(1-υoC)? ?=529636.2×（1-0.76）/（1-0.76×0.99）=513379.2 mm4? ? 该浇注式隔热型材，若将隔热胶看作铝合金，通过计算机计算得到的I值为549217.4 mm4，与上述梁跨l=1000mm的情况下的计算结果基本接近，而跨度l越大，通过该方法计算的结果越精确。? ? 同样，对于结构尺寸一致的穿条式隔热铝材，我们也作了计算分析。由于主要参数c（隔热材料的弹性常数或组合弹性值）相差较远，且其他相关参数的微量差异，使得两种隔热铝材的复合惯性距相差较大。具体结果如图所示：四. 隔热幕墙设计示例? ? Acrotower中心大厦（韩国）? ? Acrotower中心大厦位于韩国汉城。该建筑位于汉城最为著名的中心商务区内。整个建筑群由一栋48层和一栋64层的高楼组成。对于该建筑群的设计和要求，建筑师要求幕墙用材除能够承受高风压载荷外，可视面的宽度不能超过80mm。对于这种近于苛刻的要求，该工程的技术咨询公司提出了如下图的AZON隔热技术方案。经过韩国工程试验中心的性能校合，该方案能够满足工程甲方的设计要求和造价标准。? ? 我们不希望在中国的建筑上看到有安全隐患的不合格产品存在。我们建议广大用户，选择建筑门窗、幕墙用材

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